黄河口及黄、渤海溶存甲烷和氧化亚氮的分布与释放通量

【摘要】：CH4和N2O是大气中仅次于CO2的重要温室气体,对全球变暖和大气化学有重要作用。河流、河口和海洋等水体系是大气中CH4和N2O的重要自然排放源。因此对典型水体中溶存CH4和N2O的生物地球化学循环的研究,对认识不同水体系CH4和N2O的释放量和对未来气候的影响等具有重要的意义。 本文以黄河及其河口为研究区域,首次对其溶存CH4和N2O浓度的季节变化、调水调沙期间两气体浓度随水沙的变化特征、黄河冲淡水对渤海溶存CH4和N20的影响进行了分析和讨论；同时以渤海和黄海为研究目标,认识和探讨了其溶存CH4和N2O的分布特征和释放通量。主要研究结果如下： 1.于2008年11月至2009年12月每月在黄河河口段的垦利定点采集了水样,对其溶存CH4和N2O浓度的季节变化进行了研究。结果表明：2008-2009年期间CH4的浓度范围和平均值分别为8.73-30.65 nmol/L和20.97±7.57 nmol/L,饱和度范围和平均值分别为251.9-1243.6%和(649.7±292.1)%,在世界已研究的河流中处于低值。CH4的浓度呈现出秋季高、春季低、夏、冬季居中的特征,与径流量呈正相关。黄河溶存N2O的浓度范围和平均值分别为8.78-24.26 nmol/L和17.80±4.90nmol/L,在世界各河流中处于较低水平,呈现出冬、春季高于夏、秋季的特征。N2O浓度和河流流量基本上无相关性,而与温度有较好的负相关。据本文初步估算,2009年黄河向渤海输入CH4和N2O的总量分别约为2.22×105mol/yr和1.72×105 mol/yr。黄河调沙期间,于2009年6月19日至7月18日在垦利设点进行了连续观测,结果显示黄河溶存CH4和N2O浓度最高值比流量最高值提前了6天,随水头的到达而出现最高值,随后逐渐下降至低值后稳定,调沙结束后的几天,CH4和N20的浓度随流量的变化而变化。调沙时期的一个月内黄河向渤海输入CH4和N2O的量分别为2.15×104mol和1.86×104mol,约占2009年黄河向渤海CH4和N2O输入总量的9.7%和10.8%。于2009年6-7月对黄河口及邻近海域进行了三次调查,研究表明黄河口溶存CH4和N2O的平均浓度、饱和度和释放通量在已研究的河口中处于低值,在调沙前、中、后期先增大后减小,CH4的变化幅度大于N2O。三次调查期间CH4和N2O浓度的水平分布大致为入海口处有最高值区域,以此为中心向外海逐渐降低,且调沙中期此最高值区域面积最大,调沙后期的最高值区域面积稍大于调沙前期；底层的浓度大部分高于表层。三次调查期间大部分站位CH4和N2O均处于过饱和状态。 2.于2008年8月至9月对渤海表、底层海水溶存CH4和N2O进行了研究,结果表明：夏季渤海表、底层海水溶存CH4和N2O的分布明显受陆源输入和沉积物释放的影响。底层水体溶存CH4浓度和变化幅度都高于表层。在秦皇岛近岸海域底层出现CH4浓度异常高值,有CH4的强源,反映出城市排污对于渤海溶存CH4的影响。其余CH4浓度高值大多出现在近岸和湾口处。夏季渤海表、底层海水溶存N2O的浓度分布有很大差异：表层海水中溶存N2O浓度有两个高值区：大连西部沿岸和莱州湾口北部海域；底层N2O浓度的高值出现在渤海中央区西南部和大连至秦皇岛之间海域。大部分站位N2O浓度从表层至底层呈逐渐增加趋势。夏季渤海各个站位CH4和N2O均呈过饱和状态,是大气CH4和N2O的净源,初步估算出夏季渤海CH4的释放量为3.6×108g-9.3×108g,N20的释放量为1.99×108g-5.40x 108g。 3.分别于2009年2月和3-4月对冬、春季黄海溶存CH4和N2O的分布与通量进行了研究,结果表明两个季节表、底层海水溶存CH4和N2O浓度垂直分布较均匀。两季节表、底层CH4浓度水平分布均呈现自近岸向外海呈逐渐降低的趋势。冬季黄海表层CH4长江冲淡水影响,在整个调查区域的西南部有高值区域,底层CH4浓度在西北部沿岸出现高值,在东南部出现低值；春季黄海表层CH4在北部荣成沿岸海域出现高值,底层CH4高值出现在东部和北部沿岸海域,表、底层CH4浓度均随纬度南移而逐渐降低。冬、春季黄海表、底层溶存N20大致呈现从西部和北部近岸向远海逐渐降低的分布特征。冬季黄海表、底层溶存N20的水平分布受盐度、温度的影响较大。冬、春季黄海表、底层溶存CH4和N20处于轻度过饱和状态,海-气交换通量处于较低值。粗略估算出中国近海CH4和N2O的年释放量分别占全球海洋年释放量的3.9%和3.5%。 【关键词】：甲烷 氧化亚氮 黄河 渤海 黄海
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：X142
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 0 前言12-14
• 1 文献综述14-29
• 1.1 大气中甲烷和氧化亚氮的源和汇14-15
• 1.2 海洋中溶存甲烷和氧化亚氮的生物地球化学循环15-17
• 1.2.1 海洋中溶存CH_4的生物地球化学循环15-16
• 1.2.2 海洋中溶存N_2O的产生与消耗16-17
• 1.3 河流、河口溶存甲烷和氧化亚氮的研究现状及进展17-23
• 1.3.1 河流、河口溶存CH_4的研究进展18-21
• 1.3.2 河流、河口溶存N_2O的研究进展21-23
• 1.4 陆架海溶存甲烷和氧化亚氮的研究现状及进展23-29
• 1.4.1 陆架海溶存CH_4的研究现状及进展23-24
• 1.4.2 陆架海溶存N_2O的研究现状及进展24-25
• 1.4.3 中国近海溶存CH_4和N_2O的研究进展25-29
• 2 黄河口溶存甲烷和氧化亚氮的分布与释放29-53
• 2.1 前言29-30
• 2.2 材料与方法30-35
• 2.3 结果与讨论35-51
• 2.3.1 黄河河口段溶存CH_4和N_2O的分布和季节变化35-40
• 2.3.2 黄河调流调沙期间溶存CH_4和N_2O的变化40-42
• 2.3.3 黄河口及邻近海域溶存CH_4和N_2O42-51
• 2.4 小结51-53
• 3 夏季渤海溶存甲烷和氧化亚氮的分布与通量研究53-66
• 3.1 前言53
• 3.2 采样与方法53-54
• 3.3 结果与讨论54-65
• 3.3.1 夏季渤海表、底层海水中温度和盐度分布54-55
• 3.3.2 夏季渤海溶存CH_455-59
• 3.3.3 夏季渤海溶存N_2O59-65
• 3.4 结论65-66
• 4 黄海溶存甲烷和氧化亚氮的分布与释放通量66-81
• 4.1 前言66-67
• 4.2 材料与方法67
• 4.3 结果与讨论67-78
• 4.3.1 冬、春季黄海溶存CH_467-73
• 4.3.2 冬、春季黄海溶存N_2O的分布与通量73-78
• 4.4 小结78-81
• 5 结论81-83
• 参考文献83-96
• 致谢96-97
• 个人简历97
• 发表的学术论文97

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